卫星通导遥技术在数字孪生流域建设应用潜力与初探

基于通信、导航、遥感(简称“通导遥”)卫星平台的信息采集和传输技术在数字孪生流域建设中具有重要作用,是支撑数字孪生流域高效水利感知网建设、高精度数据底板更新和高保真动态仿真模拟有效手段和重要途径。国内数字孪生流域研究与建设工作已经初见成效,但水利监测网仍然面临水利数据感知要素少、频次低和传输不及时等问题,难以满足物理流域的实时监控和高保真仿真模拟的需求。首先梳理了卫星通导遥技术在水利业务中的应用进展,分析了当前数字孪生水利平台建设面临的挑战;其次,结合卫星通导遥技术优势,提出卫星通导遥融合应用的数字孪生流域框架,设计基于卫星通导遥融合的新型水利信息系统,该系统主要包括空天地一体化水利感知网与宽窄带融合星地一体化水利通信网两个子系统,为数字孪生流域建设提供一体化全覆盖信息支撑;最后,结合吉林市数字孪生水库建设实践,开展了卫星通导遥融合的新型水利信息系统与数字孪生水利工程的应用初探,结果表明卫星通导遥融合应用可支撑数字孪生水库防洪“四预”实时感知和动态模拟。     

数字孪生水利实践案例分析与创新思考

数字孪生水利建设是新阶段水利高质量发展的重要实施路径。概述了数字孪生水网、数字孪生流域、数字孪生工程发展建设基本情况,以数字孪生尼尔基和数字孪生嫩江为例,介绍了数字孪生工程和数字孪生流域建设的成果及技术创新。分析了当前数字孪生水利建设中存在的问题并提出发展建议,以期为加快构建数字孪生水利体系提供参考。     

基于数字孪生的安全生产风险管控平台研究

为扎实推进水利安全生产风险查找、研判、预警、防范、处置和责任等风险管控“六项机制”建设，提升水利工程安全管理水平，结合水利工程运行管理单位安全生产的特点和规律，搭建了基于数字孪生的安全生产风险管控平台框架，实现对安全生产风险的智慧监管。以百色水利枢纽工程为例进行研究，构建了百色水利枢纽安全生产风险管控平台，实现了基于数字孪生的水利工程存在实体和作业操作2个安全生产风险管控场景，验证了基于数字孪生的安全生产风险管控平台的可行性，对后续安全生产风险研究提出了新思路，具有一定指导意义。     

海河流域水利通信网建设与发展探讨

水利通信网是数字孪生海河建设的重要组成部分，完善水利通信基础设施是数字孪生海河建设的关键环节和基础。通过回顾海河流域水利通信网的建设与发展历程，明确微波通信、卫星通信、语音交换、工程视频和租用公网等通信技术手段在流域通信网中的重要作用，结合数字孪生流域建设和流域高质量发展对通信网的需求，分析流域水利通信网发展面临的新形势，探讨未来水利通信网的建设和发展方向。     

数字孪生流域在幸福河湖建设中应用与实践

文章首先分析幸福河湖与数字孪生流域的关系,阐述了数字孪生流域的建设路径。以作为福建省唯一列入水利部首批开展幸福河湖建设名录的漳州市九十九湾连通水系为例,详细介绍了数字孪生九十九湾连通水系基础设施、数字孪生平台、业务应用、网络安全及标准规范体系的建设内容,为数字孪生流域在幸福河湖建设中赋能流域管理提供了重要平台和手段。     

以数字孪生海河建设驱动流域治理管理新发展

现阶段，科学技术是推动经济社会发展的主要动力，不仅促进新型信息化技术与水利行业加速融合，而且推进智慧水利成为新阶段水利高质量发展的显著标志。智慧水利建设以数字孪生流域为核心，为强化流域治理管理、实现流域“四个统一”提供强大技术支撑。数字孪生海河建设可以提高“2+N”水利业务应用的数字化、智能化水平，其共建共享管理体系将提高流域治理管理的精准化水平和服务效能，并且通过提高水旱灾害防御能力、水资源集约利用和优化配置、水生态环境的监督治理等过程来保障流域社会经济的可持续发展。因此，数字孪生海河建设将驱动流域治理管理进入新发展阶段。     

海委水利信息化工作回顾与发展

目前，海委水利信息化工作取得一定成就。随着信息化技术的发展，数字中国建设整体布局规划明确提出要构建以数字孪生流域为核心的具有“四预”功能的智慧水利体系。在此形势下，海委需要不断夯实网信基础，谋划开展数字孪生海河建设，持续推进流域治理管理现代化。     

数字孪生江垭皂市工程建设方案研究

智慧水利建设是新阶段水利高质量发展的最显著标志之一。近年来,江垭皂市工程已初步形成了信息化支撑的业务平台体系,但仍存在监测感知能力不足、数据资源整合共享困难、业务应用智能化不高等短板。梳理了江垭皂市工程已有系统建设情况,对表对标数字孪生工程建设技术要求,提出了数字孪生江垭皂市工程建设方案,包含数字孪生平台、信息化基础设施、智能业务应用、网络安全体系和共建共享等内容,探索了数字孪生水利工程建设模式。研究成果可为长江流域数字孪生工程建设起到典型示范作用,为推进智慧水利建设提供参考依据。     

数字孪生流域知识图谱构建及其应用

为通过数字孪生构建物理流域与数字流域关联，实现对流域资源、环境、生态等多方面的监测、分析与优化配置，探讨了数字孪生流域建设过程中知识图谱的应用前景、构建方法、应用和面临的挑战。在知识工程相关技术基础上，以甘肃省白龙江干流舟曲县河段流域为例，对其中水利对象、防洪保护对象及其之间的关联关系进行了知识表示、抽取、融合和推理，构建了可视化、交互式的流域知识拓扑图，使其为数字孪生流域管理提供需求分析、知识检索、决策分析等应用价值，并对可能面临的挑战进行了分析，如需提升数据质量与标准化问题、或将面临的技术瓶颈等。研究成果可为水利工程知识图谱建设与推广应用提供参考。     

数字孪生长江建设关键技术与试点初探

作为推动数字化转型与数字经济快速发展的重要抓手,数字孪生技术已经在多个领域得到了广泛应用,有力推动了制造业、智慧城市建设等行业创新发展.然而,受限于水系统的随机性和复杂性,数字孪生技术在水利行业应用中发展相对缓慢,仅在防洪减灾方面得到一定应用,与全面感知和映射物理流域并实现流域全要素全过程预报、预警、预演、预案四预的智...     

长江中下游行蓄洪空间数字孪生建设方案构想

数字孪生与水利行业的融合是新一代信息技术、通信技术在水利行业的综合集成应用,是推动新阶段水利高质量发展的重要实施路径.目前水利行业智慧化水平仍然较低,对于数字孪生的研究与应用相对较少.为此,深入探讨了数字孪生的基本内涵与发展理念,并重点围绕行蓄洪空间数字孪生建设过程可能面临的问题开展了研究.研究给出了以数据底座建设、数...     

数字孪生技术在某水利枢纽工程的应用

2022年3月,水利部陆续颁发了《数字孪生水利工程建设技术导则（试行）》《水利业务“四预”基本技术要求（试行）》等多项针对数字孪生水利工程的标准规范及管理办法。同年12月,水利部办公厅再次下发了《水利部办公厅关于加强重大水利工程数字孪生项目设计的通知》,要求大型及重要的中型水库应按照数字孪生技术路线建设工程信息化系统。以某大型水利枢纽工程为例,通过数字孪生系统建设,为工程的运行、调度和决策提供支撑,为同类型水利工程数字孪生系统设计提供参考。     

水利部数字孪生流域模型管理云平台设计及应用研究

【目的】智慧水利是推动新阶段水利高质量发展的实施路径之一,建设数字孪生流域是实现智慧水利的核心与关键。为提升水利部数字孪生平台建设中水利模型的易用性、可扩展性、复用率和可维护性【方法】按照数字孪生流域水利模型建设“标准化、模块化、云服务”的要求,采用“分治+集成”的思想,基于组件技术、工作流技术、SOA架构和容器技术等构建水利部数字孪生流域模型管理云平台。平台通过提供水利专业模型、智能识别模型的组件化封装和流程化搭建功能,以微服务的方式对外提供模型共享和模型计算服务。【结果】依托重点研发项目分别在示范区域——屯溪流域和白鹤滩水库开展“洪水预报-预警-调度”业务应用和工程管理范围形变监测业务应用,验证了平台设计的合理性和应用的可行性。【结论】研究成果可为数字孪生流域模型平台的建设与应用提供一定技术支持和经验借鉴。     

数字孪生水利工程安全智能分析预警技术研究及应用

数字孪生水利工程是智慧水利建设的核心与关键。聚焦水利工程安全运行需求,有必要结合数字孪生建设,开展工程安全智能分析预警技术研究和系统开发工作,从而有效提升工程运行安全保障水平与突发事件应急处置能力。介绍了基于数字孪生平台的工程安全智能分析预警技术的总体框架,针对工程安全监测感知体系和工程安全模型库进行了详细论述,并构建了具有“四预”功能的工程安全智能业务应用。目前,研究成果已在数字孪生江垭皂市工程中获得初步应用,可为同类数字孪生工程建设提供借鉴与参考。     

面向防洪“四预”的数字孪生流域水利专业模型研发与实践应用——以数字孪生飞云江流域为例

数字孪生流域是推动智慧水利建设的核心和关键,而水利专业模型是数字孪生流域建设的重要算法支撑。从实际业务支撑角度研发面向防洪“四预”的数字孪生流域水利专业模型,包括水文、水动力、水工程调度、风暴潮等模型,并以浙江省温州市的数字孪生飞云江流域为载体进行实践应用。结果显示,在应对台风“杜苏芮”“卡努”“鸿雁”过程中,各类模型运行情况良好,水文、水动力及风暴潮模型预报值与实测值拟合程度较高,误差满足规范许可要求,水工程调度模型可实现模型预期调度效果。研发的水利专业模型和应用案例可为其他流域数字孪生建设提供参考。     

数字孪生技术在疏勒河流域的应用和探讨

以疏勒河流域为研究对象，探索具有“四预”功能的智慧水利体系建设。通过信息化基础设施建设，搭建具有疏勒河流域特征的数字孪生平台，开发与流域水利业务相匹配的“2+N”智慧水务应用，在疏勒河流域形成从源头到地头的全过程水资源调配管理模式。通过疏勒河数字孪生系统建设，为流域智慧水利建设奠定基础，提升疏勒河流域现代化灌区建设水平。     

肇源县数字孪生灌区先行先试技术框架与建设布局

数字孪生灌区建设是智慧水利建设的重要内容，是提升灌区建设管理水平的有效手段，是新阶段灌区高质量发展的方向。开展数字孪生灌区建设具有重要意义，不仅是提升保障国家粮食安全支撑能力的重要举措，也是适应现代信息技术发展形势的必然要求，更是实现灌区现代化的内生需求。文章以黑龙江省肇源县中心灌区数字孪生灌区先行先试建设为研究内容，结合灌区实际与区域特点，完成了中心灌区数字孪生先行先试的建设任务、技术构架及建设布局，为推动灌区水利科技创新提升、提高水利资源综合效益、减轻水灾害损失、提高生态效益，充分发挥工程综合效益提供了技术体系和可行方案，为黑龙江省水利数字孪生建设提供可借鉴方案与技术支撑。     

基于智慧水利的数字孪生对流域水资源管理的影响探析

大清河流域是华北平原重要的水源地之一,也是京津冀地区水资源调配的重要组成部分。新时代的智慧水利建设背景下,数字孪生王村分洪闸建设对于保障流域内的防洪、灌溉、生态等多目标水利服务具有重要作用。文章探讨了数字孪生王村分洪闸项目的建设规划和实施方案,以数字孪生平台建设为核心,分析了该项目对大清河流域水资源管理的影响。     

水利部对数字孪生流域建设技术大纲等文件进行技术审查

2月25日,水利部在北京对《数字孪生流域建设技术大纲(试行)》《数字孪生水利工程建设技术导则(试行)》《水利业务"四预"功能基本技术要求(试行)》等文件进行技术审查,刘伟平副部长主持审查会议并讲话.会议成立专家组,水利部原总工程师汪洪任组长,原总规划师张志彤和中国工程院院士胡春宏任副组长,成员包括生态环境部信息中心、国...     

数字孪生流域建设过程中的数据安全探讨

本文从分析数字孪生流域建设数据安全存在风险着手，对照金融系统建设期数据安全模式，从数据审批、审计、脱敏、水印等管理手段和技术出发，探讨了数字孪生流域建设期的数据安全思路。